JP2012195559A - Semiconductor device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device which can easily fix a semiconductor module and a cooler.SOLUTION: A semiconductor device 10 comprises: a semiconductor module 40; a cooler 30 for cooling the semiconductor module 40; a terminal board 20 with a capacitor to be electrically connected with a terminal of the semiconductor module 40; a leaf spring 50 serving as a spring member; and a bracket 60 serving as a spring member support. The leaf spring 50 is arranged on the semiconductor module 40 and the cooler 30 arranged on the terminal board 20 with the capacitor in a laminated manner to push the semiconductor module 40 and the cooler 30 toward the terminal board 20. The bracket 60 is arranged on the leaf spring 50 and fixed to the terminal board 20 with the capacitor to bias the leaf spring 50 to push the semiconductor module 40 and the cooler 30 toward the terminal board 20 with the capacitor.

Description

本発明は、半導体装置に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device.

特許文献1等に、半導体モジュールを押え用板状ばねおよびその補強梁によってヒートシンクまたは放熱板に押し付け固定する技術が開示されている。詳しくは、半導体モジュールの上に押え用板ばねが配置されるとともにその上に当該押え用板ばねを補強する補強梁が配置される。また、半導体モジュールの下にヒートシンクまたは放熱板が配置される。半導体モジュールは、ねじによって補強梁側から補強梁と押え用板ばねを介して半導体モジュールのねじ貫通孔を通してヒートシンクまたは放熱板に固定されている。   Patent Document 1 discloses a technique for pressing and fixing a semiconductor module to a heat sink or a heat radiating plate with a pressing plate spring and its reinforcing beam. Specifically, a presser leaf spring is disposed on the semiconductor module, and a reinforcing beam for reinforcing the presser leaf spring is disposed thereon. In addition, a heat sink or a heat sink is disposed under the semiconductor module. The semiconductor module is fixed to the heat sink or the heat radiating plate through the screw through hole of the semiconductor module from the side of the reinforcing beam with screws through the reinforcing beam and the pressing leaf spring.

特開2007−329167号公報JP 2007-329167 A

ところが、押え用板状ばねおよび補強梁により半導体モジュールをヒートシンクまたは放熱板に押し付けて固定する構造のため、ヒートシンクまたは放熱板の固定のためのねじが必要であるとともに、半導体モジュールにはねじ貫通孔を設ける必要がある。   However, because the structure is such that the semiconductor module is pressed against the heat sink or the heat sink by the holding plate spring and the reinforcing beam, a screw for fixing the heat sink or the heat sink is required, and the semiconductor module has a screw through hole. It is necessary to provide.

本発明の目的は、半導体モジュールと冷却器を容易に固定することができる半導体装置に提供することにある。   An object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of easily fixing a semiconductor module and a cooler.

請求項1に記載の発明では、半導体モジュールと、前記半導体モジュールを冷却するための冷却器と、前記半導体モジュールの端子と電気的に接続するための端子台と、前記端子台に積層して配置された前記半導体モジュールおよび前記冷却器の上に配置され、前記端子台に対して前記半導体モジュールと前記冷却器とを押圧するためのばね部材と、前記ばね部材の上に配置され、前記ばね部材に前記端子台に対して前記半導体モジュールと前記冷却器とを押圧するための付勢力を与えるためのばね部材支持具と、を備えたことを要旨とする。   In the invention according to claim 1, the semiconductor module, a cooler for cooling the semiconductor module, a terminal block for electrically connecting to a terminal of the semiconductor module, and a layered arrangement on the terminal block are arranged. A spring member for pressing the semiconductor module and the cooler against the terminal block; and a spring member disposed on the spring member. And a spring member support for applying an urging force for pressing the semiconductor module and the cooler against the terminal block.

請求項1に記載の発明によれば、端子台に半導体モジュールおよび冷却器が積層して配置され、この上にばね部材が配置される。ばね部材により、端子台に対して半導体モジュールと冷却器とが押圧される。このとき、ばね部材の上に配置されるばね部材支持具により、ばね部材に端子台に対して半導体モジュールと冷却器とを押圧するための付勢力が与えられる。その結果、半導体モジュールと冷却器を容易に固定することができる。   According to invention of Claim 1, a semiconductor module and a cooler are laminated | stacked and arrange | positioned on a terminal block, and a spring member is arrange | positioned on this. The semiconductor module and the cooler are pressed against the terminal block by the spring member. At this time, an urging force for pressing the semiconductor module and the cooler against the terminal block is applied to the spring member by the spring member supporter disposed on the spring member. As a result, the semiconductor module and the cooler can be easily fixed.

請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の半導体装置において、前記ばね部材支持具の上に、前記半導体モジュールを制御する制御基板を固定したことを要旨とする。
請求項2に記載の発明によれば、ばね部材支持具の上に半導体モジュールを制御する制御基板を固定したので、制御基板の固定用の部材を不要にすることができる。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device according to the first aspect, wherein a control board for controlling the semiconductor module is fixed on the spring member support.
According to the second aspect of the present invention, since the control board for controlling the semiconductor module is fixed on the spring member support, a member for fixing the control board can be dispensed with.

請求項3に記載の発明では、請求項2に記載の半導体装置において、前記ばね部材支持具を、前記半導体モジュールと前記制御基板との間のノイズシールド材として用いたことを要旨とする。   The invention according to claim 3 is summarized in that in the semiconductor device according to claim 2, the spring member support is used as a noise shield material between the semiconductor module and the control board.

請求項3に記載の発明によれば、半導体モジュールにおいてノイズが発生しても、ばね部材支持具がノイズシールド材として機能し、制御基板においてノイズの影響を受けにくくすることができる。   According to the third aspect of the present invention, even if noise occurs in the semiconductor module, the spring member supporter functions as a noise shield material, and the control board can be made less susceptible to noise.

請求項4に記載の発明では、請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置において、前記端子台の上に前記冷却器を配置するとともに前記冷却器の上に前記半導体モジュールを配置し、前記端子台にコンデンサを埋設したことを要旨とする。   In invention of Claim 4, in the semiconductor device of any one of Claims 1-3, the said cooler is arrange | positioned on the said terminal block, and the said semiconductor module is arrange | positioned on the said cooler The gist is that a capacitor is embedded in the terminal block.

請求項4に記載の発明によれば、端子台に埋設したコンデンサを冷却器で冷却することが可能となる。
請求項5に記載の発明では、請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体装置において、前記半導体モジュールの上下に冷却器を積層して配置したことを要旨とする。
According to the fourth aspect of the present invention, the capacitor embedded in the terminal block can be cooled by the cooler.
The gist of the invention described in claim 5 is that, in the semiconductor device according to any one of claims 1 to 4, coolers are stacked and arranged above and below the semiconductor module.

請求項5に記載の発明によれば、半導体モジュールの上下に積層した冷却器を用いて半導体モジュールをさらに冷却することができる。
請求項6に記載の発明では、請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体装置において、前記端子台と前記半導体モジュールの端子とを凹凸嵌合により位置決めしたことを要旨とする。
According to invention of Claim 5, a semiconductor module can be further cooled using the cooler laminated | stacked on the upper and lower sides of the semiconductor module.
The gist of the invention described in claim 6 is that, in the semiconductor device according to any one of claims 1 to 5, the terminal block and the terminal of the semiconductor module are positioned by concave-convex fitting.

請求項6に記載の発明によれば、端子台と半導体モジュールの端子とを凹凸嵌合により容易に位置決めすることができる。
請求項7に記載のように、請求項1〜6のいずれか1項に記載の半導体装置において、前記端子台は樹脂製であるとともに、前記半導体モジュールの端子と電気的に接続される端子部を有する構成とすることができる。
According to invention of Claim 6, a terminal block and the terminal of a semiconductor module can be easily positioned by uneven | corrugated fitting.
As described in claim 7, in the semiconductor device according to any one of claims 1 to 6, the terminal block is made of a resin and is electrically connected to a terminal of the semiconductor module. It can be set as the structure which has these.

請求項8に記載の発明では、請求項1〜7のいずれか1項に記載の半導体装置において、前記半導体モジュールを挟む両側のうち、一方に電源用の端子を集約して配置するとともに、他方に制御信号用の端子を集約して配置したことを要旨とする。請求項8に記載の発明によれば、配線の取り回し形態を簡素化することができる。その結果、装置内に無駄なスペースを生じさせず、小型化を実現できる。   According to an eighth aspect of the present invention, in the semiconductor device according to any one of the first to seventh aspects, the terminals for power supply are collectively arranged on one of both sides sandwiching the semiconductor module, and the other The gist is that terminals for control signals are arranged in an integrated manner. According to the eighth aspect of the present invention, the wiring configuration can be simplified. As a result, it is possible to reduce the size without generating a useless space in the apparatus.

請求項9に記載の発明では、請求項1〜8のいずれか1項に記載の半導体装置において、前記冷却器と前記ばね部材支持具は、前記半導体モジュールと対向する面の寸法が、前記半導体モジュールの搭載領域の寸法を基準に設定されていることを要旨とする。請求項9に記載の発明によれば、装置内に無駄なスペースを生じさせず、小型化を実現できる。   According to a ninth aspect of the present invention, in the semiconductor device according to any one of the first to eighth aspects, the size of the surface of the cooler and the spring member support that faces the semiconductor module is the semiconductor. The gist is that it is set based on the dimensions of the module mounting area. According to the ninth aspect of the present invention, it is possible to reduce the size without generating a useless space in the apparatus.

請求項10に記載の発明では、請求項1〜9のいずれか1項に記載の半導体装置において、前記端子台は、前記冷却器を搭載する搭載部を有するとともに、前記ばね部材支持具を固定する固定部を有することを要旨とする。請求項10に記載の発明によれば、端子台に、冷却器を搭載する部品及びばね部材支持具を固定する部品としての機能を持たせることができる。つまり、ばね部材支持具の固定部を別途他の部品に設ける場合に比して、装置内に無駄なスペースを生じさせず、装置の小型化を実現できる。   According to a tenth aspect of the present invention, in the semiconductor device according to any one of the first to ninth aspects, the terminal block has a mounting portion on which the cooler is mounted, and the spring member support is fixed. The gist is to have a fixing part. According to the invention described in claim 10, the terminal block can be provided with a function as a part for mounting the cooler and a part for fixing the spring member support. That is, as compared with a case where the fixing portion of the spring member support is separately provided in another component, it is possible to reduce the size of the device without generating a useless space in the device.

本発明によれば、半導体モジュールと冷却器を容易に固定することができる。   According to the present invention, the semiconductor module and the cooler can be easily fixed.

本実施形態における半導体装置の平面図。The top view of the semiconductor device in this embodiment. 図1のA−A線での半導体装置の縦断面図。The longitudinal cross-sectional view of the semiconductor device in the AA line of FIG. ハイブリッド車の走行モータ駆動系の電気的構成図。The electric block diagram of the driving motor drive system of a hybrid vehicle. (a)は半導体装置の部品構成を説明するための平面図、(b)は(a)のA−A線での縦断面図。(A) is a top view for demonstrating the component structure of a semiconductor device, (b) is a longitudinal cross-sectional view in the AA of (a). (a)は半導体装置の部品構成を説明するための平面図、(b)は(a)のA−A線での縦断面図。(A) is a top view for demonstrating the component structure of a semiconductor device, (b) is a longitudinal cross-sectional view in the AA of (a). (a)は半導体装置の部品構成を説明するための平面図、(b)は(a)のA−A線での縦断面図。(A) is a top view for demonstrating the component structure of a semiconductor device, (b) is a longitudinal cross-sectional view in the AA of (a). (a)は半導体装置の部品構成を説明するための平面図、(b)は(a)のA−A線での縦断面図。(A) is a top view for demonstrating the component structure of a semiconductor device, (b) is a longitudinal cross-sectional view in the AA of (a). 半導体装置の全体を示す斜視図。The perspective view which shows the whole semiconductor device. 半導体装置の上部筐体から蓋を取り外した状態を示す平面図。The top view which shows the state which removed the cover from the upper housing | casing of the semiconductor device. コンデンサ付端子台の上部に冷却器を搭載した状態を示す平面図。The top view which shows the state which mounted the cooler on the upper part of the terminal block with a capacitor | condenser. 冷却器の上部に半導体モジュールを搭載した状態を示す平面図。The top view which shows the state which mounted the semiconductor module on the upper part of a cooler. 半導体モジュールの上部に板ばねを搭載した状態を示す平面図。The top view which shows the state which mounted the leaf | plate spring in the upper part of the semiconductor module. 板ばねの上部にブラケットを搭載した状態を示す平面図。The top view which shows the state which mounted the bracket on the upper part of a leaf | plate spring. ブラケットの上部に制御用回路基板を搭載した状態を示す平面図。The top view which shows the state which mounted the circuit board for control on the upper part of a bracket. ブラケットの裏面側を示す平面図。The top view which shows the back surface side of a bracket. 別例の半導体装置の縦断面図。The longitudinal cross-sectional view of the semiconductor device of another example. (a)は他の別例の半導体装置における部品構成を説明するための平面図、(b)は(a)のA−A線での縦断面図。(A) is a top view for demonstrating the component structure in the semiconductor device of another example, (b) is a longitudinal cross-sectional view in the AA line of (a). 別例の半導体装置であり、図1のA−A線に相当する縦断面図。FIG. 6 is a longitudinal sectional view corresponding to the line AA in FIG.

(第1の実施形態)
以下、本発明を具体化した第1の実施形態を図面に従って説明する。
図1,2に示すように、本実施形態における半導体装置10は、コンデンサ付端子台20と、冷却器30と、半導体モジュール40と、ばね部材としての板ばね50と、ばね部材支持具としてのブラケット60と、制御基板としての制御用回路基板70を備えている。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 and 2, the semiconductor device 10 according to this embodiment includes a terminal block with a capacitor 20, a cooler 30, a semiconductor module 40, a leaf spring 50 as a spring member, and a spring member support. A bracket 60 and a control circuit board 70 as a control board are provided.

アルミ製の筐体80の内部にコンデンサ付端子台20が配置され、ねじS1によりコンデンサ付端子台20が筐体80に固定されている。詳しくは、上面が開口した箱形をなす筐体80の内部底面にコンデンサ付端子台20が載置され、ねじS1をコンデンサ付端子台20の取付アーム20aを貫通して筐体80の端子台取付部80aに螺入することによりコンデンサ付端子台20が筐体80に取り付けられている。   The terminal block with capacitor 20 is disposed inside the aluminum casing 80, and the terminal block with capacitor 20 is fixed to the casing 80 by screws S1. Specifically, the terminal block 20 with a capacitor is placed on the inner bottom surface of a box-shaped casing 80 having an open top surface, and the terminal S of the casing 80 passes through the mounting arm 20a of the terminal block 20 with a capacitor through the screw S1. The terminal block with capacitor 20 is attached to the housing 80 by being screwed into the attachment portion 80a.

コンデンサ付端子台20は、樹脂製の絶縁基台21と、コンデンサ22を備えている。絶縁基台21にコンデンサ22がモールド成型にて埋設され、絶縁基台21とコンデンサ22とが一体化されている。コンデンサ22は絶縁基台21の一側面21aにおいて露出している。   The terminal block with capacitor 20 includes a resin insulating base 21 and a capacitor 22. A capacitor 22 is embedded in the insulating base 21 by molding, and the insulating base 21 and the capacitor 22 are integrated. The capacitor 22 is exposed on one side surface 21 a of the insulating base 21.

絶縁基台21の上面21bには凹部27が形成され、凹部27の底面には冷却器30が載置されている。そして、コンデンサ22において発生した熱はコンデンサ付端子台20の絶縁基台21を通して冷却器30に逃がされるようになっている。   A recess 27 is formed on the upper surface 21 b of the insulating base 21, and a cooler 30 is placed on the bottom surface of the recess 27. The heat generated in the capacitor 22 is released to the cooler 30 through the insulating base 21 of the terminal block with capacitor 20.

冷却器30の上にはシリコーングリース90を介して半導体モジュール40が載置されている。そして、半導体モジュール40において発生した熱はシリコーングリース90を通して冷却器30に逃がされるようになっている。   The semiconductor module 40 is placed on the cooler 30 via the silicone grease 90. The heat generated in the semiconductor module 40 is released to the cooler 30 through the silicone grease 90.

本実施形態においては、半導体モジュール40により、図3のインバータの上下アーム(1相分)が構成されている。
ここで、本実施形態の半導体装置の電気的構成について図3を用いて説明する。
In the present embodiment, the semiconductor module 40 constitutes the upper and lower arms (for one phase) of the inverter of FIG.
Here, the electrical configuration of the semiconductor device of this embodiment will be described with reference to FIG.

図3において、半導体装置はハイブリッド車の走行モータ駆動装置を構成している。ハイブリッド車は、バッテリ100、走行用モータ110、走行用モータ110を駆動するインバータ130、バッテリ100とインバータ130との間に設けられた昇圧コンバータ120を有する。昇圧コンバータ120により昇圧される。昇圧コンバータ120は、低圧コンデンサ121、リアクトル122、上アーム用トランジスタ123、ダイオードD1、下アーム用トランジスタ124、ダイオードD2、高圧コンデンサ125を備えている。トランジスタ123,124はIGBTであり、ゲート電圧が調整されてオン/オフ制御される。   In FIG. 3, the semiconductor device constitutes a travel motor drive device of a hybrid vehicle. The hybrid vehicle includes a battery 100, a traveling motor 110, an inverter 130 that drives the traveling motor 110, and a boost converter 120 provided between the battery 100 and the inverter 130. The voltage is boosted by the boost converter 120. Boost converter 120 includes low voltage capacitor 121, reactor 122, upper arm transistor 123, diode D 1, lower arm transistor 124, diode D 2, and high voltage capacitor 125. The transistors 123 and 124 are IGBTs, and are turned on / off by adjusting the gate voltage.

トランジスタ123,124は、インバータ130の電源ラインとアースラインとの間に直列に接続されている。トランジスタ123のコレクタは電源ラインと接続されており、トランジスタ123のエミッタはトランジスタ124のコレクタと接続されている。トランジスタ124のエミッタはアースラインおよびバッテリ100の負極に接続されている。トランジスタ123のエミッタとトランジスタ124のコレクタとの接続点Aは、リアクトル122の一端と接続されている。リアクトル122の他端はバッテリ100の正極に接続されている。トランジスタ123とトランジスタ124のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すように、ダイオードD1,D2がそれぞれ接続されている。   The transistors 123 and 124 are connected in series between the power supply line of the inverter 130 and the earth line. The collector of the transistor 123 is connected to the power supply line, and the emitter of the transistor 123 is connected to the collector of the transistor 124. The emitter of the transistor 124 is connected to the ground line and the negative electrode of the battery 100. A connection point A between the emitter of the transistor 123 and the collector of the transistor 124 is connected to one end of the reactor 122. The other end of the reactor 122 is connected to the positive electrode of the battery 100. Diodes D1 and D2 are respectively connected between the collector and emitter of the transistor 123 and the transistor 124 so that a current flows from the emitter side to the collector side.

昇圧コンバータ120における入力端子(バッテリ100との接続端子)には低圧コンデンサ121が接続されている。また、昇圧コンバータ120における出力端子であるインバータ130との接続端子(インバータ130の電源ラインとアースラインとの間)には高圧コンデンサ125が接続されている。つまり、直列接続された上アーム用トランジスタ123および下アーム用トランジスタ124に対し高圧コンデンサ125が並列接続されている。   A low voltage capacitor 121 is connected to an input terminal (a connection terminal with the battery 100) of the boost converter 120. Further, a high voltage capacitor 125 is connected to a connection terminal (between the power supply line and the ground line of the inverter 130) to the inverter 130 which is an output terminal of the boost converter 120. That is, the high voltage capacitor 125 is connected in parallel to the upper arm transistor 123 and the lower arm transistor 124 connected in series.

インバータ130は、昇圧コンバータ120から供給される直流電力を交流電力に変換し、走行用モータ110へ供給する。これにより走行用モータ110が回転駆動される。詳しくは、インバータ130は、電源ラインとアースラインとの間に互いに並列に配置されるU相、V相、W相の各アームから構成される。各アームは、2つのトランジスタ(IGBT)131,132、133,134、135,136の直列接続から構成される。また、各アームを構成するトランジスタ131,132,133,134,135,136のコレクタ−エミッタ間には、それぞれエミッタ側からコレクタ側に電流を流すダイオードD3,D4,D5,D6,D7,D8が配置されている。   Inverter 130 converts the DC power supplied from boost converter 120 into AC power and supplies it to traveling motor 110. As a result, the traveling motor 110 is rotationally driven. Specifically, inverter 130 includes U-phase, V-phase, and W-phase arms arranged in parallel with each other between a power supply line and an earth line. Each arm is composed of two transistors (IGBT) 131, 132, 133, 134, 135, 136 connected in series. Further, diodes D3, D4, D5, D6, D7, and D8 that flow current from the emitter side to the collector side are respectively provided between the collectors and the emitters of the transistors 131, 132, 133, 134, 135, and 136 that constitute each arm. Has been placed.

図1,2の説明に戻り、図1,2における制御用回路基板70を取り外した状態を、図4(a),(b)に示す。図4(a),(b)におけるブラケット60を取り外した状態を、図5(a),(b)に示す。図5(a),(b)における板ばね50を取り外した状態を、図6(a),(b)に示す。図6(a),(b)における半導体モジュール40を取り外した状態を、図7(a),(b)に示す。   Returning to the description of FIGS. 1 and 2, FIGS. 4A and 4B show a state where the control circuit board 70 in FIGS. FIGS. 5A and 5B show a state where the bracket 60 in FIGS. 4A and 4B is removed. FIGS. 6A and 6B show a state in which the leaf spring 50 in FIGS. 5A and 5B is removed. FIGS. 7A and 7B show a state where the semiconductor module 40 in FIGS. 6A and 6B is removed.

図7において、コンデンサ付端子台20は、冷却器30の固定、および、半導体モジュール40の電力端子締結用に用いられるものである。コンデンサ付端子台20における絶縁基台21の上面21bには、ブラケット取付部28が立設されている。このブラケット取付部28は複数設けられている。各ブラケット取付部28の上面には、ねじ孔28aがそれぞれ設けられている。   In FIG. 7, the terminal block with capacitor 20 is used for fixing the cooler 30 and fastening power terminals of the semiconductor module 40. A bracket mounting portion 28 is erected on the upper surface 21b of the insulating base 21 in the terminal block 20 with a capacitor. A plurality of the bracket attaching portions 28 are provided. A screw hole 28 a is provided on the upper surface of each bracket mounting portion 28.

コンデンサ付端子台20のコンデンサ22は図3の高圧コンデンサ125を構成しており、正極端子23と負極端子24を有している。正極端子23と負極端子24は帯板状をなしている。正極端子23と負極端子24は、絶縁基台21の一側面21aに沿って上方に延び、さらに、絶縁基台21の上面21bに沿って水平方向に延びている。   The capacitor 22 of the terminal block with capacitor 20 constitutes the high-voltage capacitor 125 of FIG. 3 and has a positive electrode terminal 23 and a negative electrode terminal 24. The positive electrode terminal 23 and the negative electrode terminal 24 have a strip shape. The positive electrode terminal 23 and the negative electrode terminal 24 extend upward along one side surface 21 a of the insulating base 21, and further extend in the horizontal direction along the upper surface 21 b of the insulating base 21.

また、絶縁基台21の上面21bには出力端子(接続端子)25が正極端子23と負極端子24との間において並設されている。出力端子25は帯板状をなしている。出力端子25は筐体80に設けたコネクタ81(図1参照)に延設されている。   Further, an output terminal (connection terminal) 25 is arranged in parallel between the positive terminal 23 and the negative terminal 24 on the upper surface 21 b of the insulating base 21. The output terminal 25 has a strip shape. The output terminal 25 extends to a connector 81 (see FIG. 1) provided on the housing 80.

冷却器30は薄い箱型をなし、内部に冷却水が通過して冷却する水冷式である。冷却器30はその下面がコンデンサ付端子台20の凹部27の底面に当接する状態で配置されている。   The cooler 30 has a thin box shape, and is a water-cooling type in which cooling water passes through and cools. The cooler 30 is arranged such that its lower surface is in contact with the bottom surface of the concave portion 27 of the terminal block with capacitor 20.

図6において、冷却器30の上にシリコーングリース90を介して半導体モジュール40が載置される。1つの半導体モジュール40には図3のトランジスタ131,132とダイオードD3,D4が内蔵されている。つまり、半導体素子としてのトランジスタ131,132とダイオードD3,D4を樹脂封止している。   In FIG. 6, the semiconductor module 40 is placed on the cooler 30 via the silicone grease 90. One semiconductor module 40 includes the transistors 131 and 132 and the diodes D3 and D4 shown in FIG. That is, the transistors 131 and 132 as the semiconductor elements and the diodes D3 and D4 are sealed with resin.

なお、図6等では、3つの半導体モジュールのうちの1つの半導体モジュール40のみを図示している。つまり、図3のトランジスタ131,132、ダイオードD3,D4を内蔵した半導体モジュール40の他に、トランジスタ133,134、ダイオードD5,D6を内蔵した半導体モジュール、および、トランジスタ135,136、ダイオードD7,D8を内蔵した半導体モジュールについても、半導体モジュール40と同様に構成されている。この半導体モジュール40以外の他の2つの半導体モジュールは、冷却器30の上に半導体モジュール40と並設されている。この3つの半導体モジュールによって3相インバータ130が構成される。   In FIG. 6 and the like, only one semiconductor module 40 of the three semiconductor modules is illustrated. That is, in addition to the semiconductor module 40 including the transistors 131 and 132 and the diodes D3 and D4 in FIG. 3, the semiconductor module including the transistors 133 and 134 and the diodes D5 and D6, and the transistors 135 and 136 and the diodes D7 and D8. The semiconductor module having a built-in structure is configured similarly to the semiconductor module 40. The other two semiconductor modules other than the semiconductor module 40 are juxtaposed with the semiconductor module 40 on the cooler 30. A three-phase inverter 130 is constituted by these three semiconductor modules.

半導体モジュール40は、本体部41と制御信号用端子42と出力端子43と電源ライン用端子44とアースライン用端子45を備えている。本体部41には半導体素子が樹脂封止され、薄い箱型をなしている。本体部41の側面から各端子42,43,44,45が突出している。ピンよりなる制御信号用端子42は複数本設けられ、上方に延設されている。出力端子43と電源ライン用端子44とアースライン用端子45は板状をなし、水平に並設した状態で延びている。半導体モジュール40の出力端子43と電源ライン用端子44とアースライン用端子45は、コンデンサ付端子台20の絶縁基台21の上面21bにおけるコンデンサ22の各端子(正極端子23、負極端子24)および出力端子25に向かって延びている。   The semiconductor module 40 includes a main body 41, a control signal terminal 42, an output terminal 43, a power line terminal 44, and a ground line terminal 45. A semiconductor element is resin-sealed in the main body portion 41 to form a thin box shape. Each terminal 42, 43, 44, 45 protrudes from the side surface of the main body 41. A plurality of control signal terminals 42 made of pins are provided and extend upward. The output terminal 43, the power supply line terminal 44, and the ground line terminal 45 are plate-like and extend in a state of being arranged horizontally. The output terminal 43, the power line terminal 44, and the ground line terminal 45 of the semiconductor module 40 are connected to each terminal (positive terminal 23, negative terminal 24) of the capacitor 22 on the upper surface 21b of the insulating base 21 of the terminal block with capacitor 20, and It extends toward the output terminal 25.

半導体モジュール40の電源ライン用端子44の下にコンデンサ22の正極端子23が積層して配置されている。また、半導体モジュール40のアースライン用端子45の下にコンデンサ22の負極端子24が積層して配置されている。さらに、半導体モジュール40の出力端子43の下に出力端子25が積層して配置されている。そして、半導体モジュール締結用のねじS2をコンデンサ付端子台20に螺入することにより、半導体モジュール40の電源ライン用端子44とコンデンサ22の正極端子23が、半導体モジュール40のアースライン用端子45とコンデンサ22の負極端子24が、半導体モジュール40の出力端子43と出力端子25が、それぞれ電気的に接続されている。出力端子25はコネクタ81を介して外部の機器(走行用モータ110)に接続される。このように、コンデンサ付端子台20により半導体モジュール40の端子と電気的に接続することができるようになっている。   Under the power supply line terminal 44 of the semiconductor module 40, the positive electrode terminal 23 of the capacitor 22 is laminated and disposed. In addition, the negative electrode terminal 24 of the capacitor 22 is laminated and disposed under the ground line terminal 45 of the semiconductor module 40. Further, the output terminal 25 is stacked and disposed under the output terminal 43 of the semiconductor module 40. Then, by screwing the screw S2 for fastening the semiconductor module into the terminal block with capacitor 20, the power line terminal 44 of the semiconductor module 40 and the positive terminal 23 of the capacitor 22 are connected to the ground line terminal 45 of the semiconductor module 40. The negative terminal 24 of the capacitor 22 is electrically connected to the output terminal 43 and the output terminal 25 of the semiconductor module 40. The output terminal 25 is connected to an external device (travel motor 110) via the connector 81. In this way, the terminal block with capacitor 20 can be electrically connected to the terminals of the semiconductor module 40.

図5において、半導体モジュール40の上に板ばね50が載置され、板ばね50は、ばね鋼板よりなる。ばね部材としての板ばね50は、中央部51が水平であり、その両側部52が斜め下方に広がるように曲げられている。   In FIG. 5, the leaf | plate spring 50 is mounted on the semiconductor module 40, and the leaf | plate spring 50 consists of spring steel plates. The leaf spring 50 as a spring member is bent so that the central portion 51 is horizontal and the both side portions 52 spread obliquely downward.

図4において、板ばね50の上にブラケット60が配置されている。ブラケット60は、アルミ等の金属製板材よりなる。
ブラケット60の本体部61は長方形の板状をなしている。ブラケット60の本体部61の上面には制御用回路基板取付用柱部62が複数形成されている。各制御用回路基板取付用柱部62の上面には、ねじ孔62aがそれぞれ設けられている。
In FIG. 4, a bracket 60 is disposed on the leaf spring 50. The bracket 60 is made of a metal plate material such as aluminum.
The main body 61 of the bracket 60 has a rectangular plate shape. A plurality of control circuit board mounting column portions 62 are formed on the upper surface of the main body portion 61 of the bracket 60. A screw hole 62a is provided on the upper surface of each control circuit board mounting column 62.

コンデンサ付端子台20の絶縁基台21のブラケット取付部28にブラケット60が載置される。そして、ブラケット固定用のねじS3を、ブラケット60を貫通してコンデンサ付端子台20の絶縁基台21のブラケット取付部28に螺入することによりブラケット60がコンデンサ付端子台20に固定されている。即ち、ねじS3にてブラケット60をコンデンサ付端子台20に対して固定することができる。   A bracket 60 is placed on the bracket mounting portion 28 of the insulating base 21 of the terminal block with capacitor 20. The bracket 60 is fixed to the capacitor-equipped terminal block 20 by screwing the bracket fixing screw S3 through the bracket 60 into the bracket mounting portion 28 of the insulating base 21 of the capacitor-equipped terminal block 20. . That is, the bracket 60 can be fixed to the terminal block with capacitor 20 with the screw S3.

このとき、板ばね50は上方からブラケット60が押し付けられ、変形させられる。これにより、板ばね50における下方への付勢力により半導体モジュール40および冷却器30が下方に押し付けられる。   At this time, the plate spring 50 is deformed by pressing the bracket 60 from above. As a result, the semiconductor module 40 and the cooler 30 are pressed downward by the downward biasing force of the leaf spring 50.

このように、ブラケット60(板ばね50)とコンデンサ付端子台20との間に半導体モジュール40および冷却器30を挟み込むことができ、半導体モジュール40と冷却器30とを板ばね50で押えて固定している。この際、半導体モジュール40の固定ねじが不要になるとともに冷却器30の固定ねじも不要になる。   In this way, the semiconductor module 40 and the cooler 30 can be sandwiched between the bracket 60 (plate spring 50) and the terminal block with capacitor 20, and the semiconductor module 40 and the cooler 30 are pressed and fixed by the plate spring 50. is doing. At this time, the fixing screw for the semiconductor module 40 is not required, and the fixing screw for the cooler 30 is not required.

また、冷却器30により半導体モジュール40とコンデンサ22の両方が冷やされる。さらに、半導体モジュール40と冷却器30とコンデンサ22を積層して支持することにより、配線が短くなり、インダクタンスの低減が図られる。   In addition, both the semiconductor module 40 and the capacitor 22 are cooled by the cooler 30. Furthermore, by stacking and supporting the semiconductor module 40, the cooler 30, and the capacitor 22, the wiring is shortened and the inductance is reduced.

図1,2において、長方形状をなす制御用回路基板70がブラケット60の制御用回路基板取付用柱部62の上に載置されている。そして、制御用回路基板固定用のねじS4を、制御用回路基板70を貫通してブラケット60の制御用回路基板取付用柱部62に螺入することにより制御用回路基板70が固定されている。   1 and 2, a rectangular control circuit board 70 is placed on the control circuit board mounting column 62 of the bracket 60. The control circuit board 70 is fixed by screwing the control circuit board fixing screw S4 through the control circuit board 70 and screwing it into the control circuit board mounting column 62 of the bracket 60. .

制御用回路基板70は半導体モジュール40の制御信号用端子(ピン)42により半導体モジュール40と電気的に接続されている。制御用回路基板70には、半導体モジュール40のトランジスタ131,132等を駆動する制御装置(IC等)が実装されている。また、ブラケット60は、グランド電位にされ(アースされ)、半導体モジュール40と制御用回路基板70との間のノイズシールド板としても機能する。即ち、半導体モジュール40においてトランジスタ131,132のスイッチング動作等に伴い放射ノイズが発生してもブラケット60がノイズシールド材となって制御用回路基板70に対する悪影響を低減することができる。   The control circuit board 70 is electrically connected to the semiconductor module 40 by a control signal terminal (pin) 42 of the semiconductor module 40. A control device (IC or the like) for driving the transistors 131 and 132 of the semiconductor module 40 is mounted on the control circuit board 70. The bracket 60 is also grounded (grounded) and functions as a noise shield plate between the semiconductor module 40 and the control circuit board 70. That is, even if radiation noise occurs in the semiconductor module 40 due to the switching operation of the transistors 131 and 132, the bracket 60 serves as a noise shield material, and adverse effects on the control circuit board 70 can be reduced.

次に、このように構成した半導体装置10の作用について説明する。
組み立ての際には、まず、図7(a),(b)に示すようにコンデンサ付端子台20の凹部27の底面に冷却器30を載置する。このとき、冷却器30の上面にはシリコーングリース90を塗布しておく。
Next, the operation of the semiconductor device 10 configured as described above will be described.
When assembling, first, as shown in FIGS. 7A and 7B, the cooler 30 is placed on the bottom surface of the concave portion 27 of the terminal block 20 with a capacitor. At this time, silicone grease 90 is applied to the upper surface of the cooler 30.

シリコーングリース90の塗布は個々の半導体モジュール40の裏面でもよい。
そして、図6(a),(b)に示すように、冷却器30の上にシリコーングリース90を介して半導体モジュール40を載置する。また、ねじS2により端子同士(半導体モジュール40の電源ライン用端子44とコンデンサ22の正極端子23、半導体モジュール40のアースライン用端子45とコンデンサ22の負極端子24、半導体モジュール40の出力端子43と出力端子25)を固定する。
The silicone grease 90 may be applied to the back surface of each semiconductor module 40.
Then, as shown in FIGS. 6A and 6B, the semiconductor module 40 is placed on the cooler 30 via the silicone grease 90. Further, the screws S2 are connected to each other (the power line terminal 44 of the semiconductor module 40 and the positive terminal 23 of the capacitor 22, the ground line terminal 45 of the semiconductor module 40, the negative terminal 24 of the capacitor 22, and the output terminal 43 of the semiconductor module 40). The output terminal 25) is fixed.

引き続き、図5(a),(b)に示すように半導体モジュール40の上に板ばね50を載置する。
そして、図4(a),(b)に示すようにブラケット60を板ばね50の上からコンデンサ付端子台20に載せ、ねじS3で止める。この際、板ばね50による付勢力により半導体モジュール40および冷却器30が付勢され、移動が規制される。
Subsequently, the leaf spring 50 is placed on the semiconductor module 40 as shown in FIGS.
Then, as shown in FIGS. 4A and 4B, the bracket 60 is placed on the terminal block 20 with a capacitor from above the leaf spring 50, and is fastened with a screw S3. At this time, the semiconductor module 40 and the cooler 30 are urged by the urging force of the leaf spring 50, and the movement is restricted.

さらに、図1,2に示すように、制御用回路基板70をブラケット60に載せて、ねじS4で止める。
各端子同士の固定は、ブラケット60の固定後に実施してもよい。
Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the control circuit board 70 is placed on the bracket 60 and fixed with screws S <b> 4.
The terminals may be fixed after the bracket 60 is fixed.

このようにして、ブラケット60にて板ばね50を押え、その板ばね50によって、板ばね50の下の半導体モジュール40、および、その下の冷却器30を同時にコンデンサ付端子台20に押し付けて固定することができる。   In this way, the plate spring 50 is pressed by the bracket 60, and the plate spring 50 simultaneously presses and fixes the semiconductor module 40 under the plate spring 50 and the cooler 30 thereunder to the terminal block 20 with a capacitor. can do.

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)半導体装置10は、半導体モジュール40と、半導体モジュール40を冷却するための冷却器30と、半導体モジュール40の端子と電気的に接続するためのコンデンサ付端子台20と、ばね部材としての板ばね50と、ばね部材支持具としてのブラケット60と、を備えている。板ばね50は、コンデンサ付端子台20に積層して配置された半導体モジュール40および冷却器30の上に配置され、コンデンサ付端子台20に対して半導体モジュール40と冷却器30とを押圧するためのものである。ブラケット60は、板ばね50の上に配置され、コンデンサ付端子台20に固定され、板ばね50にコンデンサ付端子台20に対して半導体モジュール40と冷却器30とを押圧するための付勢力を与えるためのものである。
According to the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The semiconductor device 10 includes a semiconductor module 40, a cooler 30 for cooling the semiconductor module 40, a terminal block 20 with a capacitor for electrical connection with terminals of the semiconductor module 40, and a spring member. A leaf spring 50 and a bracket 60 as a spring member support are provided. The leaf spring 50 is disposed on the semiconductor module 40 and the cooler 30 that are stacked on the terminal block 20 with capacitor, and presses the semiconductor module 40 and the cooler 30 against the terminal block 20 with capacitor. belongs to. The bracket 60 is disposed on the leaf spring 50 and is fixed to the terminal block 20 with a capacitor, and a biasing force for pressing the semiconductor module 40 and the cooler 30 against the terminal block 20 with the capacitor against the leaf spring 50. It is for giving.

これにより、特許文献1に開示のような、押え用板状ばねおよび補強梁により半導体モジュールをヒートシンクまたは放熱板に押し付けて固定する構造においては、ヒートシンクまたは放熱板の固定のためのねじが必要であるとともに、半導体モジュールについて中央部にねじ貫通孔を設けたものに限るという制約があった。これに対し本実施形態においては、冷却器30を固定するための専用のねじは不要であるとともに、半導体モジュール40にねじ貫通孔が不要であり制約を受けにくくなる。   As a result, in the structure in which the semiconductor module is pressed against and fixed to the heat sink or the heat sink by the holding plate spring and the reinforcing beam as disclosed in Patent Document 1, screws for fixing the heat sink or the heat sink are required. In addition, there is a restriction that the semiconductor module is limited to a semiconductor module provided with a screw through hole at the center. On the other hand, in the present embodiment, a dedicated screw for fixing the cooler 30 is not required, and a screw through hole is not required in the semiconductor module 40, so that it is difficult to be restricted.

その結果、半導体モジュール40と冷却器30を容易に固定することができる。また、半導体モジュール40および冷却器30の固定用部材(ねじ等)が不要となり、部品点数の低減を図ることができ、コスト低減と小型化が可能となる。   As a result, the semiconductor module 40 and the cooler 30 can be easily fixed. In addition, fixing members (screws or the like) for the semiconductor module 40 and the cooler 30 are not required, the number of parts can be reduced, and cost and size can be reduced.

さらに、特許文献1に記載の半導体装置においては、押え用板状ばねの補強だけのために補強梁が必要であるが、本実施形態では補強梁を不要にできる。さらに、特許文献1の半導体装置においては、半導体装置全体でのメリット(小型化等)が期待できないが、本実施形態においては小型化等を図ることができる。   Furthermore, in the semiconductor device described in Patent Document 1, a reinforcing beam is required only for reinforcing the pressing plate spring, but in this embodiment, the reinforcing beam can be omitted. Furthermore, in the semiconductor device disclosed in Patent Document 1, no merit (such as downsizing) can be expected in the entire semiconductor device, but in this embodiment, downsizing or the like can be achieved.

(2)端子台(20)にコンデンサ22を埋設したので、冷却器30でコンデンサ22を冷却することが可能となる。より詳しくは、冷却器30が半導体モジュール40およびコンデンサ付端子台20の双方と密着するため、半導体モジュール40およびコンデンサ付端子台20の内部のコンデンサ22の冷却が可能となる。このように、特許文献1の半導体装置においては、ヒートシンクまたは放熱板における、半導体モジュールが押し付け固定されている面と反対の面を有効利用できる構造となっていないが、本実施形態では冷却器30での半導体モジュール40が押し付け固定されている面と反対の面を放熱面として有効利用することができる。   (2) Since the capacitor 22 is embedded in the terminal block (20), the capacitor 22 can be cooled by the cooler 30. More specifically, since the cooler 30 is in close contact with both the semiconductor module 40 and the terminal block with capacitor 20, the capacitor 22 inside the semiconductor module 40 and the terminal block with capacitor 20 can be cooled. As described above, the semiconductor device of Patent Document 1 does not have a structure in which the surface opposite to the surface on which the semiconductor module is pressed and fixed in the heat sink or the heat radiating plate can be effectively used. The surface opposite to the surface on which the semiconductor module 40 is pressed and fixed can be effectively used as the heat dissipation surface.

(3)半導体モジュール40とコンデンサ付端子台20を近接して配置できるため、電気的配線が短くなり、配線インダクタンスの低減が可能となる。
(4)ブラケット60の上に、半導体モジュール40を制御する制御基板としての制御用回路基板70を固定したので、制御用回路基板70の固定用の部材を不要にすることができる。つまり、制御用回路基板70をブラケット60に固定しているので、従来のように別部材に取付ける必要がない。
(3) Since the semiconductor module 40 and the terminal block 20 with a capacitor can be arranged close to each other, the electrical wiring is shortened, and the wiring inductance can be reduced.
(4) Since the control circuit board 70 as the control board for controlling the semiconductor module 40 is fixed on the bracket 60, a member for fixing the control circuit board 70 can be made unnecessary. That is, since the control circuit board 70 is fixed to the bracket 60, it is not necessary to attach the control circuit board 70 to another member as in the prior art.

(5)ブラケット60を、半導体モジュール40と制御用回路基板70との間のノイズシールド材として用いたので、半導体モジュール40においてノイズが発生しても、ブラケット60がノイズシールド材として機能し、制御用回路基板70においてノイズの影響を受けにくくすることができる。また、ブラケット60をノイズシールド材として用いることにより、専用のノイズシールド材を別途設ける必要がない。   (5) Since the bracket 60 is used as a noise shield material between the semiconductor module 40 and the control circuit board 70, even if noise occurs in the semiconductor module 40, the bracket 60 functions as a noise shield material and is controlled. The circuit board 70 can be less affected by noise. Further, by using the bracket 60 as a noise shield material, it is not necessary to separately provide a dedicated noise shield material.

(6)コンデンサ付端子台20は樹脂製であるとともに、半導体モジュール40の端子と電気的に接続される端子部としての正極端子23、負極端子24、出力端子25を有するので、実用上好ましい。   (6) Since the terminal block with capacitor 20 is made of resin and has a positive electrode terminal 23, a negative electrode terminal 24, and an output terminal 25 as terminal portions electrically connected to the terminals of the semiconductor module 40, it is practically preferable.

(第2の実施形態)
以下、本発明を具体化した第2の実施形態を図8〜図15に従って説明する。
なお、以下に説明する実施形態において、既に説明した実施形態と同一構成については同一符号を付すなどして、その重複する説明を省略又は簡略する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
Note that, in the embodiments described below, the same components as those in the embodiments described above are denoted by the same reference numerals, and redundant descriptions thereof are omitted or simplified.

図8に示すように、半導体装置10Aの筐体Kは、上部筐体Kaと下部筐体Kbからなる。上部筐体Ka及び下部筐体Kbは、何れもアルミ製である。筐体Kは、上部筐体Kaと下部筐体KbをボルトB1によって複数箇所(本実施形態では7箇所)で締結することにより、その内部に半導体装置10Aを構成する各種部品を収容する空間が形成される。筐体Kには、第1の実施形態で説明した半導体装置10と同様に、下から順に、コンデンサ付端子台20A(コンデンサ22)、冷却器30A、半導体モジュール40A、板ばね50A、ブラケット60A、及び制御用回路基板70Aが、積層した状態で収容される。   As shown in FIG. 8, the housing K of the semiconductor device 10A includes an upper housing Ka and a lower housing Kb. Both the upper casing Ka and the lower casing Kb are made of aluminum. The housing K has a space for housing various components constituting the semiconductor device 10A inside by fastening the upper housing Ka and the lower housing Kb at a plurality of locations (seven locations in the present embodiment) with bolts B1. It is formed. Similarly to the semiconductor device 10 described in the first embodiment, the housing K includes, in order from the bottom, a terminal block with capacitor 20A (capacitor 22), a cooler 30A, a semiconductor module 40A, a leaf spring 50A, a bracket 60A, The control circuit board 70A is accommodated in a stacked state.

半導体装置10Aは第1の実施形態における半導体装置10に相当し、装置としての機能は同一である。コンデンサ付端子台20Aは第1の実施形態におけるコンデンサ付端子台20に相当するとともに、冷却器30Aは第1の実施形態における冷却器30に相当し、それぞれの部品としての機能は同一である。半導体モジュール40Aは第1の実施形態における半導体モジュール40に相当するとともに、板ばね50Aは第1の実施形態における板ばね50に相当し、それぞれの部品としての機能は同一である。ブラケット60Aは第1の実施形態におけるブラケット60に相当するとともに、制御用回路基板70Aは第1の実施形態における制御用回路基板70に相当し、それぞれの部品としての機能は同一である。   The semiconductor device 10A corresponds to the semiconductor device 10 in the first embodiment, and the function as the device is the same. The terminal block with capacitor 20A corresponds to the terminal block with capacitor 20 in the first embodiment, and the cooler 30A corresponds to the cooler 30 in the first embodiment, and the functions as the respective components are the same. The semiconductor module 40A corresponds to the semiconductor module 40 in the first embodiment, and the leaf spring 50A corresponds to the leaf spring 50 in the first embodiment, and functions as respective components are the same. The bracket 60A corresponds to the bracket 60 in the first embodiment, and the control circuit board 70A corresponds to the control circuit board 70 in the first embodiment, and functions as components are the same.

上部筐体Kaの前壁には、バッテリ100の電力を入力するための図示しない電力線用コネクタを挿入し、装着するための装着用孔H1が形成されている。また、上部筐体Kaの前壁には、装着用孔H1の左方に並設されるように、走行用モータ110へ電力を出力するための図示しないモータ線用コネクタを挿入し、装着するための装着用孔H2が形成されている。両装着用孔H1,H2は、正面視楕円形をなし、前壁に貫通形成されている。電力線用コネクタは、装着用孔H1に対応して筐体K内に配置されている電力入力端子T1に接続される。また、モータ線用コネクタは、装着用孔H2に対応して筐体K内に配置されているモータ出力端子T2に接続される。   A mounting hole H1 for inserting and mounting a power line connector (not shown) for inputting power of the battery 100 is formed in the front wall of the upper casing Ka. In addition, a motor line connector (not shown) for outputting electric power to the traveling motor 110 is inserted and attached to the front wall of the upper casing Ka so as to be arranged in parallel to the left of the mounting hole H1. A mounting hole H2 is formed. Both mounting holes H1 and H2 have an elliptical shape in front view, and are formed through the front wall. The power line connector is connected to a power input terminal T1 disposed in the housing K corresponding to the mounting hole H1. The motor wire connector is connected to a motor output terminal T2 disposed in the housing K corresponding to the mounting hole H2.

上部筐体Kaの上壁には、図9に示す平面視楕円形の締結用孔H3を覆蓋するための蓋Fが、ボルトB2によって複数箇所(本実施形態では6箇所)で締結されている。締結用孔H3は、左右方向に並設される電力入力端子T1及びモータ出力端子T2に対応するように形成されている。締結用孔H3は、装着用孔H1に挿入された電力線用コネクタを電力入力端子T1に締結する際に使用する。また、締結用孔H3は、装着用孔H2に挿入されたモータ線用コネクタをモータ出力端子T2に締結する際に使用する。   On the upper wall of the upper housing Ka, a lid F for covering the fastening hole H3 having an elliptical shape shown in FIG. 9 is fastened at a plurality of locations (six locations in the present embodiment) by bolts B2. . The fastening hole H3 is formed so as to correspond to the power input terminal T1 and the motor output terminal T2 arranged in parallel in the left-right direction. The fastening hole H3 is used when the power line connector inserted into the mounting hole H1 is fastened to the power input terminal T1. The fastening hole H3 is used when the motor line connector inserted into the mounting hole H2 is fastened to the motor output terminal T2.

上部筐体Kaの右壁には、制御用回路基板70Aに対して入出力される信号の信号線を接続するための信号線用コネクタC1,C2が取り付けられている。信号線用コネクタC1,C2は、上下に並設されている。   On the right wall of the upper casing Ka, signal line connectors C1 and C2 for connecting signal lines of signals inputted to and outputted from the control circuit board 70A are attached. The signal line connectors C1, C2 are arranged side by side in the vertical direction.

下部筐体Kbには、半導体装置10Aを走行用モータ110のハウジングに取り付けるための取付脚L1,L2,L3,L4が形成されている。
また、筐体Kの左右両壁からは、収容されている冷却器30Aへの冷媒の入口となる流入パイプP1と、熱交換後の冷媒の出口となる流出パイプP2とが、筐体K外に露出されている。なお、流入パイプP1と流出パイプP2は、上部筐体Kaと下部筐体Kbの境界部から外部に露出されている。つまり、上部筐体Kaと下部筐体Kbの左右両壁には、筐体Kの内外を連通させる連通孔H4が形成されている。
Mounting legs L1, L2, L3, and L4 for mounting the semiconductor device 10A to the housing of the traveling motor 110 are formed on the lower housing Kb.
Also, from both the left and right walls of the housing K, an inflow pipe P1 that serves as an inlet for the refrigerant to the cooler 30A accommodated and an outflow pipe P2 that serves as an outlet for the refrigerant after heat exchange are provided outside the housing K. Is exposed. The inflow pipe P1 and the outflow pipe P2 are exposed to the outside from the boundary between the upper casing Ka and the lower casing Kb. That is, the communication hole H4 which connects the inside and outside of the housing | casing K is formed in the right-and-left both walls of the upper housing | casing Ka and the lower housing | casing Kb.

以下、筐体K内における各種部品の収容構造を図10〜図14にしたがって説明する。なお、本実施形態の収容構造は、第1の実施形態の収容構造と基本的に同一である。
図10に示すように、下部筐体Kbの底部に配置されるコンデンサ付端子台20Aの上部には、冷却器30Aが配置される。冷却器30Aは、平面視矩形状をなす扁平型の本体部31の両側に流入パイプP1と流出パイプP2を取り付けた構成とされている。冷却器30Aは、流入パイプP1の付け根部位と流出パイプの付け根部位の間の長さX1が、200mm〜250mmに設定されている。また、冷却器30Aは、長さX1に直交する幅Y1が、50〜70mmに設定されている。また、冷却器30Aの本体部31は、厚さが、6〜15mmに設定されている。なお、冷却器30Aの内部にはフィン部材が配置されており、このフィン部材によって冷媒流路が形成されている。
Hereinafter, a housing structure for various components in the housing K will be described with reference to FIGS. Note that the housing structure of the present embodiment is basically the same as the housing structure of the first embodiment.
As shown in FIG. 10, a cooler 30A is arranged on the upper part of the terminal block with capacitor 20A arranged at the bottom of the lower housing Kb. The cooler 30 </ b> A has a configuration in which an inflow pipe P <b> 1 and an outflow pipe P <b> 2 are attached to both sides of a flat main body 31 that has a rectangular shape in plan view. In the cooler 30A, the length X1 between the root portion of the inflow pipe P1 and the root portion of the outflow pipe is set to 200 mm to 250 mm. The cooler 30A has a width Y1 orthogonal to the length X1 set to 50 to 70 mm. The main body 31 of the cooler 30A is set to have a thickness of 6 to 15 mm. Note that a fin member is disposed inside the cooler 30A, and a refrigerant flow path is formed by the fin member.

なお、冷却器30Aの搭載部としての載置面を有するコンデンサ付端子台20Aは、平面視矩形の板状に形成されている。コンデンサ付端子台20Aは、その長さが冷却器30Aの長さX1とほぼ同一に設定されているとともに、その幅が冷却器30Aの幅Y1よりも大きく設定されている。また、コンデンサ付端子台20Aの厚さは、コンデンサ22の出力によって異なる。具体的に言えば、出力が50Kwの場合の厚さは30mm前後に設定されるとともに、出力が80Kwの場合の厚さは60mm前後に設定される。本実施形態の半導体装置10Aにおいて、コンデンサ付端子台20A(コンデンサ22)は、出力に応じてその寸法が厚みによって調整される。なお、組み付け時において筐体80は、収容するコンデンサ22の出力に応じた高さに設定された下部筐体Kbを用意し、その下部筐体Kbと上部筐体Kaが組み合わされる。   The capacitor-equipped terminal block 20A having a mounting surface as a mounting portion of the cooler 30A is formed in a rectangular plate shape in plan view. The length of the terminal block with capacitor 20A is set to be substantially the same as the length X1 of the cooler 30A, and the width is set to be larger than the width Y1 of the cooler 30A. Moreover, the thickness of the terminal block with capacitor 20 </ b> A varies depending on the output of the capacitor 22. Specifically, the thickness when the output is 50 Kw is set to about 30 mm, and the thickness when the output is 80 Kw is set to about 60 mm. In the semiconductor device 10A of the present embodiment, the dimension of the terminal block with capacitor 20A (capacitor 22) is adjusted by the thickness according to the output. At the time of assembly, the casing 80 prepares a lower casing Kb set to a height corresponding to the output of the capacitor 22 to be accommodated, and the lower casing Kb and the upper casing Ka are combined.

また、コンデンサ付端子台20Aの一側縁には、正極端子23、負極端子24、及び出力端子25を一組とする端子群が、コンデンサ付端子台20Aの長さ方向に沿って複数組(本実施形態では3組)配設されている。また、下部筐体Kbには、コンデンサ付端子台20Aの端子群が配設される一側縁に沿って、電力入力端子T1とモータ出力端子T2が配設される。また、下部筐体Kbには、2組の電流センサSAが配設される。なお、図10〜図12では、両側の端子群の正極端子23が、電流センサSAの端子と重なっている。また、電力入力端子T1は、図9〜図14に示すように、2つ設けられている。一方、モータ出力端子T2は、3つ設けられている。そして、図9〜図14では、中央のモータ出力端子T2が図示されており、両側2つのモータ出力端子T2は電流センサSAの端子と重なっている。   Further, a terminal group including a pair of the positive terminal 23, the negative terminal 24, and the output terminal 25 is provided on one side edge of the terminal block with capacitor 20A along the length direction of the terminal block with capacitor 20A ( In this embodiment, three sets) are arranged. The lower housing Kb is provided with a power input terminal T1 and a motor output terminal T2 along one side edge where the terminal group of the terminal block with capacitor 20A is provided. In addition, two sets of current sensors SA are disposed in the lower housing Kb. 10 to 12, the positive terminals 23 of the terminal groups on both sides overlap with the terminals of the current sensor SA. Further, two power input terminals T1 are provided as shown in FIGS. On the other hand, three motor output terminals T2 are provided. 9 to 14 show the motor output terminal T2 at the center, and the two motor output terminals T2 on both sides overlap the terminals of the current sensor SA.

冷却器30Aの上部には、図11に示すように、複数個(本実施形態では3個)の半導体モジュール40Aが、冷却器30Aの長さX1に沿う方向に配置される。各半導体モジュール40Aは、図示しないシリコーングリースを介して冷却器30A上に載置される。各半導体モジュール40Aは、その長さX2が、40mm〜60mmに設定されている。また、各半導体モジュール40Aは、長さX2に直交する幅Y2が、50〜70mmに設定されている。各半導体モジュール40Aの載置面を有する冷却器30Aの寸法は、載置する半導体モジュール40Aの寸法及び個数に応じて設定される。つまり、冷却器30Aの寸法は、冷却器30Aの上部に全ての半導体モジュール40Aを平面的に搭載した時の領域(搭載領域)の寸法を基準に設定される。なお、冷却器30Aの寸法は、前述した長さX1と幅Y1によって規定される寸法であり、この寸法は搭載される半導体モジュール40Aに対向する面の寸法となる。   As shown in FIG. 11, a plurality (three in this embodiment) of semiconductor modules 40A are arranged in the direction along the length X1 of the cooler 30A on the top of the cooler 30A. Each semiconductor module 40A is placed on the cooler 30A via silicone grease (not shown). Each semiconductor module 40A has a length X2 set to 40 mm to 60 mm. Each semiconductor module 40A has a width Y2 orthogonal to the length X2 set to 50 to 70 mm. The size of the cooler 30A having the mounting surface of each semiconductor module 40A is set according to the size and number of the semiconductor modules 40A to be mounted. That is, the size of the cooler 30A is set based on the size of the region (mounting region) when all the semiconductor modules 40A are mounted on the upper surface of the cooler 30A. The size of the cooler 30A is a size defined by the length X1 and the width Y1 described above, and this size is the size of the surface facing the mounted semiconductor module 40A.

各半導体モジュール40Aには、2組のトランジスタ(IGBT)TRと2組のダイオードDが、それぞれ樹脂封止されている。トランジスタTRは、15mm幅程度の平面視正方形の素子とされているとともに、ダイオードDは、トランジスタTRのおおよそ2分の1程度の大きさを有する素子とされている。   In each semiconductor module 40A, two sets of transistors (IGBT) TR and two sets of diodes D are sealed with resin. The transistor TR is a square element having a width of about 15 mm in plan view, and the diode D is an element having a size of about one half of the transistor TR.

各半導体モジュール40Aは、コンデンサ付端子台20Aの正極端子23に接続される電源ライン用端子44と、負極端子24に接続されるアースライン用端子45と、出力端子25に接続される出力端子43を備えている。そして、各半導体モジュール40Aは、コンデンサ付端子台20Aの端子群毎に配置される。また、各半導体モジュール40Aの各端子43〜45は、対応するコンデンサ付端子台20Aの端子群に対してボルトB3で締結固定されることにより、電気的に接続される。ボルトB3で締結固定された状態は、図13に示す。   Each semiconductor module 40A includes a power line terminal 44 connected to the positive terminal 23 of the terminal block with capacitor 20A, a ground line terminal 45 connected to the negative terminal 24, and an output terminal 43 connected to the output terminal 25. It has. And each semiconductor module 40A is arrange | positioned for every terminal group of terminal block 20A with a capacitor | condenser. Moreover, each terminal 43-45 of each semiconductor module 40A is electrically connected by being fastened and fixed with the volt | bolt B3 with respect to the terminal group of 20 A of corresponding terminal blocks with a capacitor | condenser. The state of being fastened and fixed by the bolt B3 is shown in FIG.

また、各半導体モジュール40Aは、制御信号用端子42を備えている。制御信号用端子42は、電源ライン用端子44、アースライン用端子45及び出力端子43が配設される半導体モジュール40Aの端部と対向する端部に配設されている。これにより、本実施形態の半導体装置10Aでは、電源ライン側の端子が片方に集約配置される一方で、電源ライン側の端子と対向した状態で反対側の片方に制御信号ライン側の端子が集約配置されることになる。なお、電源ライン側の端子は、コンデンサ付端子台20Aの端子群、各半導体モジュール40Aの各端子43〜45、電力入力端子T1、及びモータ出力端子T2である。また、制御信号ライン側の端子は、各半導体モジュール40Aの制御信号用端子42である。   Each semiconductor module 40 </ b> A includes a control signal terminal 42. The control signal terminal 42 is disposed at an end facing the end of the semiconductor module 40A where the power line terminal 44, the ground line terminal 45, and the output terminal 43 are disposed. As a result, in the semiconductor device 10A of the present embodiment, the terminals on the power supply line side are concentrated on one side, while the terminals on the control signal line side are concentrated on one side opposite to the terminals on the power supply line side. Will be placed. The terminals on the power line side are a terminal group of the terminal block with capacitor 20A, the terminals 43 to 45 of each semiconductor module 40A, the power input terminal T1, and the motor output terminal T2. The terminal on the control signal line side is a control signal terminal 42 of each semiconductor module 40A.

各半導体モジュール40Aの上部には、図12に示すように、板ばね50Aが配置される。板ばね50Aは、ばね鋼板よりなる。本実施形態の板ばね50Aは、水平な中央部51の両側部52を斜め下方に広がるように曲げて構成される押圧部53を複数(本実施形態では3つ)有する。そして、各押圧部53には、水平な連結部54が並設されている。各押圧部53は、板ばね50Aを半導体モジュール40Aの上部に配置した際に、各半導体モジュール40Aの中央部付近に押圧力を付与するように所定の間隔をあけて設けられている。   As shown in FIG. 12, a leaf spring 50A is disposed on the top of each semiconductor module 40A. The leaf spring 50A is made of a spring steel plate. The leaf spring 50A of the present embodiment has a plurality (three in this embodiment) of pressing portions 53 configured by bending both side portions 52 of the horizontal central portion 51 so as to spread obliquely downward. Each pressing portion 53 is provided with a horizontal connecting portion 54. Each pressing portion 53 is provided at a predetermined interval so as to apply a pressing force in the vicinity of the central portion of each semiconductor module 40A when the leaf spring 50A is disposed on the upper portion of the semiconductor module 40A.

板ばね50Aの上部には、図13に示すように、ブラケット60Aが配置される。ブラケット60Aは、アルミ等の金属製板材よりなる。ブラケット60Aは、平面視長方形の板状をなす本体部61を有し、本体部61の四隅には斜め外方に突出する取付部63が形成されている。ブラケット60Aは、コンデンサ付端子台20Aの四隅に形成された固定部としてのブラケット取付部28bに取付部63を介してボルトB4にて締結固定される。ブラケット取付部28bは、図10〜図12に示されている。   As shown in FIG. 13, a bracket 60A is disposed on the top of the leaf spring 50A. The bracket 60A is made of a metal plate material such as aluminum. The bracket 60 </ b> A has a main body portion 61 that has a rectangular plate shape in plan view, and attachment portions 63 that project obliquely outward are formed at four corners of the main body portion 61. The bracket 60A is fastened and fixed to the bracket mounting portion 28b as the fixing portion formed at the four corners of the terminal block with capacitor 20A by the bolt B4 via the mounting portion 63. The bracket attachment portion 28b is shown in FIGS.

また、ブラケット60Aの裏面には、図15に示すように、板ばね50Aの保持部64が形成されている。保持部64は、各半導体モジュール40Aの上部に板ばね50を配置した状態で、それぞれの押圧部53と各別に対応する位置に押圧部53を収納可能な複数(本実施形態では3つ)の凹部60cを有する。また、保持部64は、板ばね50を配置した状態で、それぞれの連結部54と各別に対応する位置に連結部54と面接触する水平な接触部60dを有する。接触部60dは凹状に形成されており、その深さは凹部60cよりも浅く形成されている。   Further, as shown in FIG. 15, a holding portion 64 of a leaf spring 50A is formed on the back surface of the bracket 60A. A plurality of (three in this embodiment) holding parts 64 can accommodate the pressing parts 53 at positions corresponding to the respective pressing parts 53 in a state where the leaf springs 50 are arranged on the upper portions of the respective semiconductor modules 40A. A recess 60c is provided. In addition, the holding portion 64 has a horizontal contact portion 60d in surface contact with the connecting portion 54 at a position corresponding to each connecting portion 54 in a state where the leaf spring 50 is disposed. The contact portion 60d is formed in a concave shape, and the depth thereof is shallower than that of the concave portion 60c.

このようなブラケット60Aの構成によれば、半導体モジュール40Aの上部に載置される板ばね50Aは、ブラケット60Aの裏面に形成した保持部64によって保持される。このとき、板ばね50Aは、ブラケット60Aがコンデンサ付端子台20Aに締結固定されることにより、上方から押し付けられ、変形させられる。これにより、各半導体モジュール40A及び冷却器30Aは、板ばね50Aにおける下方への付勢力によって下方に押し付けられることで、固定される。なお、板ばね50Aは、各押圧部53がブラケット60Aの凹部60c内で保持されることで、ブラケット60Aをコンデンサ付端子台20Aに締結固定した場合であっても、適度な付勢力でもって半導体モジュール40Aを押し付ける。   According to such a configuration of the bracket 60A, the leaf spring 50A placed on the upper portion of the semiconductor module 40A is held by the holding portion 64 formed on the back surface of the bracket 60A. At this time, the leaf spring 50A is pressed and deformed from above by the bracket 60A being fastened and fixed to the terminal block with capacitor 20A. Thereby, each semiconductor module 40A and the cooler 30A are fixed by being pressed downward by the downward biasing force of the leaf spring 50A. The leaf spring 50A is a semiconductor having an appropriate urging force even when the pressing portion 53 is held in the recess 60c of the bracket 60A so that the bracket 60A is fastened and fixed to the terminal block with capacitor 20A. The module 40A is pressed.

ブラケット60Aの上部には、図14に示すように、制御用回路基板70Aが配置される。制御用回路基板70Aは、平面視長方形の板状に形成されている。制御用回路基板70Aの長辺側の側縁には、複数(本実施形態では8つ)のネジ止め部71が形成されている。そして、制御用回路基板70Aが載置されるブラケット60Aには、図13に示すように、制御用回路基板70Aのネジ止め部71に対応する位置に、凸状の制御用回路基板取付用柱部62が形成されている。複数(本実施形態では8つ)の制御用回路基板取付用柱部62のうち、ブラケット60Aの四隅にある制御用回路基板取付用柱部62は、ブラケット60Aをコンデンサ付端子台20Aに取り付けるための取付部63に形成されている。一方、残りの制御用回路基板取付用柱部62は、ブラケット60Aの長辺側の側縁に形成されている。制御用回路基板70Aは、ブラケット60Aの制御用回路基板取付用柱部62に対してネジ止め部71を介してネジB5にて締結固定される。   As shown in FIG. 14, a control circuit board 70A is disposed on the upper portion of the bracket 60A. The control circuit board 70A is formed in a rectangular plate shape in plan view. A plurality (eight in this embodiment) of screwing portions 71 are formed on the side edge of the long side of the control circuit board 70A. As shown in FIG. 13, the bracket 60A on which the control circuit board 70A is placed has a convex control circuit board mounting column at a position corresponding to the screwing portion 71 of the control circuit board 70A. A portion 62 is formed. Of the plurality (eight in this embodiment) of control circuit board mounting pillars 62, the control circuit board mounting pillars 62 at the four corners of the bracket 60A are for attaching the bracket 60A to the terminal block with capacitor 20A. It is formed in the attachment part 63. On the other hand, the remaining control circuit board mounting column 62 is formed on the side edge of the long side of the bracket 60A. The control circuit board 70A is fastened and fixed to the control circuit board mounting column portion 62 of the bracket 60A by screws B5 via screw fixing portions 71.

ブラケット60Aは、各半導体モジュール40Aに対して板ばね50Aを介して押圧力を付与するから、その寸法は冷却器30Aと同様に、半導体モジュール40Aの寸法及び個数に応じて設定される。このため、制御用回路基板70Aの寸法を、ブラケット60Aの寸法に合わせて設定することにより、制御用回路基板70Aを取り付けるための取付部位として制御用回路基板取付用柱部62をブラケット60Aに設けることができる。つまり、前記取付部位を、下部筐体Kbやコンデンサ付端子台20Aに設ける必要がないので、半導体装置10Aの小型化に寄与する。なお、ブラケット60Aの寸法は、図13に示す長さX3及び幅Y3によって規定される寸法であり、この寸法は半導体モジュール40Aの上部に搭載したときに半導体モジュール40Aに対向する面の寸法となる。   Since the bracket 60A applies a pressing force to each semiconductor module 40A via the leaf spring 50A, the size thereof is set according to the size and the number of the semiconductor modules 40A in the same manner as the cooler 30A. For this reason, by setting the dimensions of the control circuit board 70A in accordance with the dimensions of the bracket 60A, the control circuit board mounting column 62 is provided on the bracket 60A as a mounting portion for mounting the control circuit board 70A. be able to. That is, it is not necessary to provide the mounting portion in the lower housing Kb or the terminal block with capacitor 20A, which contributes to the downsizing of the semiconductor device 10A. The dimension of the bracket 60A is a dimension defined by the length X3 and the width Y3 shown in FIG. 13, and this dimension is the dimension of the surface facing the semiconductor module 40A when mounted on the upper part of the semiconductor module 40A. .

また、制御用回路基板70Aには、各半導体モジュール40Aの制御信号用端子42を取り付けるための端子取付部72が、制御用回路基板70の長辺側の片方の側縁に沿って形成されている。なお、端子取付部72は、各半導体モジュール40Aの制御信号用端子42と同様に、電源ライン側の端子と対向した状態で反対側の片方に集約配置される。   Further, a terminal mounting portion 72 for mounting the control signal terminal 42 of each semiconductor module 40A is formed on the control circuit board 70A along one side edge on the long side of the control circuit board 70. Yes. In addition, the terminal attaching part 72 is collectively arranged on one side of the opposite side in a state of facing the terminal on the power line side, like the control signal terminal 42 of each semiconductor module 40A.

本実施形態の半導体装置10Aは、第1の実施形態の半導体装置10と同様の組み付け手順で組み付けられる。すなわち、コンデンサ付端子台20A、冷却器30A、複数個の半導体モジュール40A、板ばね50A、ブラケット60A、及び制御用回路基板70Aの順に積層するように組み付けられる。そして、本実施形態の半導体装置10Aでは、板ばね50Aとブラケット60Aの作用により、冷却器30A及び各半導体モジュール40Aが固定される。また、本実施形態の半導体装置10Aでは、冷却器30Aの作用により、各半導体モジュール40Aが冷却される。   The semiconductor device 10A of the present embodiment is assembled by the same assembling procedure as the semiconductor device 10 of the first embodiment. In other words, the terminal block with capacitor 20A, the cooler 30A, the plurality of semiconductor modules 40A, the leaf spring 50A, the bracket 60A, and the control circuit board 70A are stacked in this order. In the semiconductor device 10A of the present embodiment, the cooler 30A and each semiconductor module 40A are fixed by the action of the leaf spring 50A and the bracket 60A. In the semiconductor device 10A of the present embodiment, each semiconductor module 40A is cooled by the action of the cooler 30A.

したがって、本実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果(1)〜(5)に加えて、以下の効果も奏する。
(6)半導体モジュール40を搭載する領域の寸法を基準に、冷却器30Aやブラケット60Aなどの部品の寸法を設定しているから、筐体80内に無駄なスペースを生じさせず、半導体装置10A全体の小型化を実現できる。
Therefore, according to this embodiment, in addition to the same effects (1) to (5) as those of the first embodiment, the following effects are also achieved.
(6) Since the dimensions of the components such as the cooler 30A and the bracket 60A are set based on the dimensions of the region where the semiconductor module 40 is mounted, the semiconductor device 10A does not generate a useless space in the housing 80. The overall size can be reduced.

(7)扁平型(厚みの薄い)の冷却器30Aを用いることで、コンデンサ22と各半導体モジュール40A間の距離を短くでき、配線インダクタンスの小さな設計を実現できる。つまり、損失の少ない回路構成を実現できる。   (7) By using the flat (thin) cooler 30A, the distance between the capacitor 22 and each semiconductor module 40A can be shortened, and a design with a small wiring inductance can be realized. That is, a circuit configuration with little loss can be realized.

(8)コンデンサ付端子台20A、冷却器30A、半導体モジュール40A、板ばね50A、ブラケット60A、制御用回路基板70Aなどの主要部品を、筐体80内に積層配置している。このため、製造時においては、これらの部品を順に積み上げて行けば良いから、組付性に優れているとともに、製造コストを低減させることができる。   (8) The main parts such as the terminal block with capacitor 20A, the cooler 30A, the semiconductor module 40A, the leaf spring 50A, the bracket 60A, and the control circuit board 70A are stacked in the housing 80. For this reason, at the time of manufacture, these components may be stacked in order, so that the assemblability is excellent and the manufacturing cost can be reduced.

(9)電源ライン側の端子と制御信号ライン側の端子を対向させた状態で集約配置したので、配線の取り回し形態を簡素化することができる。すなわち、筐体80内に無駄なスペースを生じさせず、半導体装置10A全体の小型化を実現できる。   (9) Since the terminals on the power supply line side and the terminals on the control signal line side are arranged in a confronting state, the wiring configuration can be simplified. That is, it is possible to reduce the size of the entire semiconductor device 10A without generating a useless space in the housing 80.

(10)冷却器30Aを、筐体Kとは別部品とすることで、筐体K内のレイアウトの自由度を向上させることができる。その結果、半導体装置10Aの小型化を実現できる。
(11)複数個の半導体モジュール40Aを、冷却器30Aの上部に平面的に配置したことにより、半導体装置10Aの高さ寸法を抑えることができる。その結果、半導体装置10Aの小型化を実現できる。
(10) By making the cooler 30 </ b> A a separate component from the casing K, the degree of freedom of layout in the casing K can be improved. As a result, the semiconductor device 10A can be downsized.
(11) By arranging the plurality of semiconductor modules 40A in a planar manner on the top of the cooler 30A, the height of the semiconductor device 10A can be suppressed. As a result, the semiconductor device 10A can be downsized.

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
・上記実施形態における構成部品の材質、形状等については、半導体装置の仕様(用途)に応じて適宜変更するものとする。
The embodiment is not limited to the above, and may be embodied as follows, for example.
The material, shape, etc. of the component parts in the above embodiment are appropriately changed according to the specifications (uses) of the semiconductor device.

・上記実施形態における半導体装置の全体構成は、半導体装置の仕様(用途)に応じて適宜変更することができる。
・上記実施形態では端子台として、コンデンサ22を内蔵したコンデンサ付端子台20,20Aを用いたが、コンデンサを内蔵しない端子台を用いてもよい。つまり、上記実施形態では、コンデンサ付端子台20,20A(コンデンサと端子台が一体化されたもの)を使用したが、半導体装置の仕様(用途)によっては一体化されている必要はない。
-The whole structure of the semiconductor device in the said embodiment can be suitably changed according to the specification (application) of a semiconductor device.
In the above embodiment, the terminal blocks with capacitors 20 and 20A including the capacitors 22 are used as the terminal blocks. However, terminal blocks that do not include capacitors may be used. That is, in the above embodiment, the capacitor-equipped terminal blocks 20 and 20A (the capacitor and the terminal block are integrated) are used, but it is not necessary to be integrated depending on the specifications (uses) of the semiconductor device.

この場合、ブラケット60,60Aの機能としては、板ばね50,50Aを押えることができるとともに、制御用回路基板70,70Aを固定でき、さらに、金属製とすることにより半導体モジュール40,40Aと制御用回路基板70,70Aとの間をシールドすることができる。   In this case, as the functions of the brackets 60 and 60A, the leaf springs 50 and 50A can be pressed, the control circuit boards 70 and 70A can be fixed, and the semiconductor modules 40 and 40A can be controlled by being made of metal. The circuit board 70, 70A can be shielded.

・上記実施形態ではブラケット60,60Aは金属(アルミ)製としたが、樹脂製でもよい。ただし、ノイズシールド効果を得る場合には、少なくともその一部を金属製とする必要がある。   In the above embodiment, the brackets 60 and 60A are made of metal (aluminum), but may be made of resin. However, in order to obtain the noise shielding effect, at least a part of it needs to be made of metal.

・上記実施形態ではブラケット60,60Aは、端子台(コンデンサ付端子台20)に固定したが、外部筐体等に固定したり、冷却器30,30Aに固定してもよく、半導体装置の仕様(用途)に応じて適宜変更することができる。なお、冷却器30,30Aにブラケット60,60Aを固定する場合、冷却器30,30Aの上にボス(取付部材)を設け、その上にブラケット60,60Aを配置してねじ止め等により固定するとよい。図18には、ブラケット60を筐体80に固定した別例を具体化した図面である。図18は、図1のA−A線に相当する縦断面図であり、図1には脚部60aを設けていないブラケット60を示しているが、当該脚部60aを図1に図示する場合は取付アーム20aの上側に重なる。図18に示す別例では、ブラケット60に、コンデンサ付端子台20の取付アーム20aに重なる脚部60aを設ける。そして、ブラケット60の脚部60a側からコンデンサ付端子台20の取付アーム20aを介在させた状態で、ブラケット60とコンデンサ付端子台20を筐体80の端子台取付部80aにねじS1で締結固定する。つまり、図18に示す別例では、コンデンサ付端子台20と、ブラケット60と、筐体80をねじS1により、まとめて締結している。なお、図18に示す具体例では、第1の実施形態において図2に示した半導体装置10から、コンデンサ付端子台20に立設したブラケット取付部28と、ブラケット60をブラケット取付部28に締結固定するためのねじS3が不要とされる。   In the above embodiment, the brackets 60 and 60A are fixed to the terminal block (terminal block with capacitor 20). However, the brackets 60 and 60A may be fixed to an external housing or the like, or fixed to the coolers 30 and 30A. It can change suitably according to (use). When the brackets 60 and 60A are fixed to the coolers 30 and 30A, a boss (attachment member) is provided on the coolers 30 and 30A, and the brackets 60 and 60A are arranged thereon and fixed by screwing or the like. Good. FIG. 18 is a diagram that embodies another example in which the bracket 60 is fixed to the housing 80. 18 is a longitudinal sectional view corresponding to the line AA in FIG. 1. FIG. 1 shows the bracket 60 without the leg portion 60a, but the leg portion 60a is shown in FIG. Overlaps the upper side of the mounting arm 20a. In another example shown in FIG. 18, the bracket 60 is provided with a leg portion 60 a that overlaps the mounting arm 20 a of the terminal block 20 with a capacitor. The bracket 60 and the terminal block with capacitor 20 are fastened and fixed to the terminal block mounting portion 80a of the housing 80 with the screw S1 with the mounting arm 20a of the terminal block with capacitor 20 interposed from the leg 60a side of the bracket 60. To do. That is, in another example shown in FIG. 18, the terminal block with capacitor 20, the bracket 60, and the casing 80 are fastened together by the screw S1. In the specific example shown in FIG. 18, the bracket mounting portion 28 erected on the terminal block 20 with the capacitor and the bracket 60 are fastened to the bracket mounting portion 28 from the semiconductor device 10 shown in FIG. 2 in the first embodiment. The screw S3 for fixing is unnecessary.

また、図18に示す別例は、第2の実施形態の半導体装置10Aにおいても適用することができる。すなわち、第2の実施形態においては、ブラケット60Aに設けた取付部63とブラケット取付部28bを図18に示すように上下に重ね合わせ、取付部63側からブラケット取付部28bを介在させた状態で、ブラケット60Aとコンデンサ付端子台20Aを筐体K(下部筐体Kb)にボルトB4で締結固定する。この場合も、コンデンサ付端子台20Aと、ブラケット60Aと、筐体K(下部筐体Kb)をボルトB4により、まとめて締結している。なお、第1,第2の実施形態、及び図18に示す別例において、コンデンサ付端子台20,20Aは、ブラケット60,60Aを固定する固定部を有することになる。つまり、第1,第2の実施形態においてコンデンサ付端子台20,20Aは、ブラケット取付部28,28bによってブラケット60,60Aを固定する。また、図18に示す別例では、コンデンサ付端子台20,20A、ブラケット60,60A及び筐体80,Kがまとめて締結固定されているが、ブラケット取付部28,28bに対してブラケット60,60Aが固定されることから、ブラケット取付部28,28bが固定部として機能することになる。   The other example shown in FIG. 18 can also be applied to the semiconductor device 10A of the second embodiment. That is, in the second embodiment, the mounting portion 63 and the bracket mounting portion 28b provided on the bracket 60A are vertically stacked as shown in FIG. 18, and the bracket mounting portion 28b is interposed from the mounting portion 63 side. The bracket 60A and the terminal block with capacitor 20A are fastened and fixed to the casing K (lower casing Kb) with bolts B4. Also in this case, the terminal block with capacitor 20A, the bracket 60A, and the casing K (lower casing Kb) are collectively fastened by the bolt B4. In the first and second embodiments and another example shown in FIG. 18, the terminal blocks with capacitors 20 and 20 </ b> A have fixing portions for fixing the brackets 60 and 60 </ b> A. That is, in the first and second embodiments, the terminal blocks with capacitors 20 and 20A fix the brackets 60 and 60A by the bracket mounting portions 28 and 28b. Further, in another example shown in FIG. 18, the terminal blocks with capacitors 20, 20A, the brackets 60, 60A and the housings 80, K are fastened and fixed together, but the brackets 60, Since 60A is fixed, the bracket attaching portions 28 and 28b function as fixing portions.

・上記実施形態ではばね部材として板ばね50,50Aを用いたが、皿ばね等、他の形状のばねでもよい。つまり、半導体装置の仕様(用途)に応じて適宜変更することができる。   In the above embodiment, the leaf springs 50 and 50A are used as the spring members, but springs of other shapes such as a disc spring may be used. That is, it can be appropriately changed according to the specification (use) of the semiconductor device.

・上記実施形態では、水冷式の冷却器30,30Aを使用しているが,空冷式のヒートシンクや放熱板(ブロック)等でもよい。つまり、半導体装置の仕様(用途)に応じて適宜変更することができる。   In the above embodiment, the water-cooled coolers 30 and 30A are used, but an air-cooled heat sink, a heat sink (block), or the like may be used. That is, it can be appropriately changed according to the specification (use) of the semiconductor device.

・上記実施形態では、半導体モジュール40,40Aと冷却器30,30A間にシリコーングリース90を用いているが、放熱シート等の他の熱伝導部材でもよい。つまり、半導体装置の仕様(用途)に応じて適宜変更することができる。   In the above embodiment, the silicone grease 90 is used between the semiconductor modules 40, 40A and the coolers 30, 30A, but other heat conducting members such as a heat radiating sheet may be used. That is, it can be appropriately changed according to the specification (use) of the semiconductor device.

・上記実施形態では、冷却器30,30Aとコンデンサ付端子台20,20Aの間に何も介在していないが、必要に応じて、シリコーングリースや放熱シート等の熱伝導部材が介在していてもよい。   In the above embodiment, nothing is interposed between the coolers 30 and 30A and the terminal blocks with capacitors 20 and 20A, but a heat conducting member such as silicone grease or a heat radiating sheet is interposed as necessary. Also good.

・図2に代わり、図16に示すように、半導体モジュール40と板ばね50の間に冷却器150をシリコーングリース151を介して配置してもよい(半導体モジュール40の上側にも冷却器150をシリコーングリース151を介して設置してもよい)。つまり、冷却器を1個追加し、上下から半導体モジュール40を挟むようにする。このように、半導体モジュール40の両面を冷却器30,150で挟みながらコンデンサ付端子台20に板ばね50(ばね)で押える構造とすることにより、半導体モジュール40の上側からも放熱できるので、放熱性が向上する。   Instead of FIG. 2, as shown in FIG. 16, a cooler 150 may be disposed between the semiconductor module 40 and the leaf spring 50 via silicone grease 151 (the cooler 150 is also provided above the semiconductor module 40. It may be installed via silicone grease 151). That is, one cooler is added so that the semiconductor module 40 is sandwiched from above and below. In this way, heat can be radiated from the upper side of the semiconductor module 40 by adopting a structure in which the both sides of the semiconductor module 40 are held by the coolers 30 and 150 and pressed against the terminal block 20 with a capacitor by the leaf spring 50 (spring). Improves.

・図17に示すように、半導体モジュール40における電気的接続用端子、即ち、板状の電源ライン用端子44およびアースライン用端子45の外側側面に棒状の突起160,161を形成するとともに、コンデンサ付端子台20の絶縁基台21の上面21b(端子の搭載面)に突起160,161に嵌合する形状の凹状部材(突部)170,171を設ける。半導体モジュール40の電源ライン用端子44およびアースライン用端子45に突起160,161を設ける加工は端子外形加工と同時に実施すればよい。これにより加工の追加は不要となり、コストアップを招くこともない。   As shown in FIG. 17, rod-shaped protrusions 160 and 161 are formed on the outer side surfaces of the electrical connection terminals in the semiconductor module 40, that is, the plate-shaped power line terminal 44 and the ground line terminal 45, and the capacitor Concave members (protrusions) 170 and 171 having shapes that fit into the protrusions 160 and 161 are provided on the upper surface 21b (terminal mounting surface) of the insulating base 21 of the terminal block 20. The process of providing the protrusions 160 and 161 on the power supply line terminal 44 and the ground line terminal 45 of the semiconductor module 40 may be performed simultaneously with the terminal outline processing. This eliminates the need for additional processing and does not increase costs.

そして、半導体モジュール40の電源ライン用端子44およびアースライン用端子45の棒状の突起160,161とコンデンサ付端子台20の凹状部材170,171を嵌合させることにより、半導体モジュール40を位置決めする。このとき、端子で位置決めするので、端子締結部の位置ずれを小さくすることができる。これにより、組み付け性が向上する。また、位置決めだけでなく、回転止めの作用もある(位置決めを行うとともに回転防止を行うことができる)。   The semiconductor module 40 is positioned by fitting the rod-shaped protrusions 160 and 161 of the power supply line terminal 44 and the earth line terminal 45 of the semiconductor module 40 and the concave members 170 and 171 of the terminal block 20 with capacitor. At this time, since the positioning is performed by the terminal, the positional deviation of the terminal fastening portion can be reduced. Thereby, assembly property improves. In addition to positioning, it also has an anti-rotation action (positioning and rotation prevention can be performed).

このように、コンデンサ付端子台20と半導体モジュール40の端子とを凹凸嵌合により位置決めする構成とする。その結果、コンデンサ付端子台20と半導体モジュール40の端子とを凹凸嵌合により容易に位置決めすることができる。   Thus, it is set as the structure which positions the terminal block 20 with a capacitor | condenser, and the terminal of the semiconductor module 40 by uneven | corrugated fitting. As a result, the terminal block with capacitor 20 and the terminals of the semiconductor module 40 can be easily positioned by concave and convex fitting.

なお、図17では1個の半導体モジュール40について図示しているが、他の半導体モジュールも同様の構成となっている。また、図17では電源ライン用端子44およびアースライン用端子45の外側側面に突起(160,161)を2個設けているが、突起の位置や数は適宜変更してもよい。また、半導体モジュール40の電源ライン用端子44およびアースライン用端子45に凸形状を(棒状の突起160,161を)、コンデンサ付端子台20に凹形状(凹状部材170,171)を設けているが、これを逆にして、コンデンサ付端子台20に凸形状(棒状突起)を、半導体モジュール40の電源ライン用端子44およびアースライン用端子45に凹形状(凹状部材)を設けてもよい。   In FIG. 17, one semiconductor module 40 is illustrated, but the other semiconductor modules have the same configuration. In FIG. 17, two protrusions (160, 161) are provided on the outer side surfaces of the power line terminal 44 and the ground line terminal 45, but the position and number of the protrusions may be changed as appropriate. Further, the power supply line terminal 44 and the ground line terminal 45 of the semiconductor module 40 are provided with a convex shape (with rod-shaped protrusions 160 and 161), and the terminal block with capacitor 20 is provided with a concave shape (concave members 170 and 171). However, by reversing this, a convex shape (bar-shaped protrusion) may be provided on the terminal block 20 with a capacitor, and a concave shape (concave member) may be provided on the power line terminal 44 and the ground line terminal 45 of the semiconductor module 40.

・上記実施形態ではブラケット60,60Aにノイズシールド材としての機能を持たせたが、必ずしもノイズシールド材としての機能を持たせる必要はない。
・上記実施形態では、半導体装置はハイブリッド車の走行モータ駆動装置に適用したが、これに限定されることなく、例えば電気自動車(EV車)の走行モータ駆動装置(インバータ)に適用してもよい。
In the above embodiment, the brackets 60 and 60A have a function as a noise shield material, but it is not always necessary to have a function as a noise shield material.
In the above embodiment, the semiconductor device is applied to a travel motor drive device for a hybrid vehicle. However, the present invention is not limited thereto, and may be applied to a travel motor drive device (inverter) for an electric vehicle (EV vehicle), for example. .

・図6等における半導体モジュール40,40Aについて、出力端子43、電源ライン用端子44、アースライン用端子45の配列順序は、ある程度自由に変えられる。なお、インダクタンス低減のためには、電源ライン用端子44とアースライン用端子45が隣りどおしにあることが望ましい。   In the semiconductor modules 40 and 40A in FIG. 6 and the like, the arrangement order of the output terminal 43, the power line terminal 44, and the earth line terminal 45 can be freely changed to some extent. In order to reduce inductance, it is desirable that the power line terminal 44 and the ground line terminal 45 be adjacent to each other.

20,20A…コンデンサ付端子台、22…コンデンサ、30,30A…冷却器、40,40A…半導体モジュール、50,50A…板ばね、60,60A…ブラケット、70,70A…制御用回路基板、150…冷却器、160…突起、161…突起、170…凹状部材、171…凹状部材。   20, 20A ... Terminal block with capacitor, 22 ... Capacitor, 30, 30A ... Cooler, 40, 40A ... Semiconductor module, 50, 50A ... Leaf spring, 60, 60A ... Bracket, 70, 70A ... Control circuit board, 150 ... cooler, 160 ... protrusion, 161 ... protrusion, 170 ... concave member, 171 ... concave member.

Claims (10)

半導体モジュールと、
前記半導体モジュールを冷却するための冷却器と、
前記半導体モジュールの端子と電気的に接続するための端子台と、
前記端子台に積層して配置された前記半導体モジュールおよび前記冷却器の上に配置され、前記端子台に対して前記半導体モジュールと前記冷却器とを押圧するためのばね部材と、
前記ばね部材の上に配置され、前記ばね部材に前記端子台に対して前記半導体モジュールと前記冷却器とを押圧するための付勢力を与えるためのばね部材支持具と、
を備えたことを特徴とする半導体装置。
A semiconductor module;
A cooler for cooling the semiconductor module;
A terminal block for electrical connection with the terminals of the semiconductor module;
A spring member that is disposed on the semiconductor module and the cooler that are stacked on the terminal block, and that presses the semiconductor module and the cooler against the terminal block;
A spring member support that is disposed on the spring member, and applies a biasing force to the spring member to press the semiconductor module and the cooler against the terminal block;
A semiconductor device comprising:
前記ばね部材支持具の上に、前記半導体モジュールを制御する制御基板を固定したことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein a control board for controlling the semiconductor module is fixed on the spring member support. 前記ばね部材支持具を、前記半導体モジュールと前記制御基板との間のノイズシールド材として用いたことを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 2, wherein the spring member support is used as a noise shield material between the semiconductor module and the control board. 前記端子台の上に前記冷却器を配置するとともに前記冷却器の上に前記半導体モジュールを配置し、前記端子台にコンデンサを埋設したことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置。   The said cooler is arrange | positioned on the said terminal block, the said semiconductor module is arrange | positioned on the said cooler, and the capacitor | condenser was embed | buried under the said terminal block. The semiconductor device described. 前記半導体モジュールの上下に冷却器を積層して配置したことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein coolers are stacked and disposed above and below the semiconductor module. 前記端子台と前記半導体モジュールの端子とを凹凸嵌合により位置決めしたことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the terminal block and the terminal of the semiconductor module are positioned by concave-convex fitting. 前記端子台は樹脂製であるとともに、前記半導体モジュールの端子と電気的に接続される端子部を有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the terminal block is made of resin and has a terminal portion that is electrically connected to a terminal of the semiconductor module. 前記半導体モジュールを挟む両側のうち、一方に電源用の端子を集約して配置するとともに、他方に制御信号用の端子を集約して配置したことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の半導体装置。   8. The power supply terminals are gathered and arranged on one side of both sides of the semiconductor module, and the control signal terminals are gathered and arranged on the other side. The semiconductor device according to item. 前記冷却器と前記ばね部材支持具は、前記半導体モジュールと対向する面の寸法が、前記半導体モジュールの搭載領域の寸法を基準に設定されていることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の半導体装置。   The size of a surface of the cooler and the spring member support that faces the semiconductor module is set based on a size of a mounting area of the semiconductor module. 2. A semiconductor device according to item 1. 前記端子台は、前記冷却器を搭載する搭載部を有するとともに、前記ばね部材支持具を固定する固定部を有することを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the terminal block includes a mounting portion on which the cooler is mounted and a fixing portion that fixes the spring member support.
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